Jak działają panele słoneczne?

Odnawialne źródła energii nie stanowią już tylko ciekawostki, lecz stają się rozwiązaniem przynoszącym realne korzyści. W czasach, kiedy zasoby węgla się kończą, ceny prądu pozyskiwanego z jego spalania rosną, a świadomość ekologiczna społeczeństwa jest na coraz lepszym poziomie, panele fotowoltaiczne są idealną alternatywą. W jaki sposób systemy fotowoltaiczne zamieniają energię słoneczną na prąd elektryczny?

Z czego składa się instalacja fotowoltaiczna?

Systemy fotowoltaiczne montowane zarówno w domach prywatnych, jak i na budynkach użytku publicznego, składają się z kilku elementów. Panele fotowoltaiczne, które najczęściej widuje się na dachach budynków, składają się z mniejszych elementów, czyli modułów fotowoltaicznych. Natomiast najmniejszym elementem, stanowiącym podstawę każdego modułu, jest ogniwo fotowoltaiczne. To właśnie w nim zachodzi proces wytwarzania prądu – zjawisko fotowoltaiczne.

Monter z firmy SOLAR – VOLT zajmującej się fotowoltaiką mówi: Panel zostaje zamontowany na konstrukcji wsporczej, która stabilizuje całą instalację.  W skład instalacji wchodzi jeszcze falownik (inwerter), służący do zamiany prądu stałego w zmienny, a także licznik dwukierunkowy.

Proces wytwarzania prądu elektrycznego

W celu precyzyjnego omówienia zjawiska fotowoltaicznego, którego rezultatem jest wytworzenie prądu, należy przyjrzeć się budowie ogniwa fotowoltaicznego. Ogniwa zbudowane są z materiału półprzewodnikowego - najczęściej krzemu. Panele słoneczne wytwarza się z różnych rodzajów krzemu: monokrystalicznego, polikrystalicznego i amorficznego. Monokrystaliczny wykazuje się najwyższą efektywnością, natomiast cena paneli wytworzonych z niego jest wysoka.

Ogniwo krzemowe składa się z dwóch warstw półprzewodnika. Jedna charakteryzuje się ujemnym, a druga dodatnim ładunkiem elektrycznym. Na granicy tych faz znajduje się złącze, które posiada ładunek obojętny.

Kiedy promienie słoneczne, a właściwie wiązka cząsteczek (fotonów) posiadająca porcję energii słonecznej pada na ogniwo, zostają uwolnione dodatkowe elektrony, mogące się przemieszczać. Obserwuje się wtedy zjawisko różnicy potencjałów elektrycznych, czyli napięcia elektrycznego. W celu uporządkowania ruchu elektronów podłącza się odbiornik, dzięki czemu w obwodzie zaczyna płynąć prąd.

Podczas zjawiska fotowoltaicznego w ogniwach krzemowych powstaje prąd stały, natomiast prąd wykorzystywany do zasilania urządzeń gospodarstwa domowego czy oświetlania pomieszczeń to prąd zmienny. Dlatego jednym z elementów instalacji jest falownik, zamieniający prąd stały na zmienny, który może zostać wykorzystany.

Nie zawsze ilość wyprodukowanej przez panele słoneczne energii idealnie pokrywa zapotrzebowanie danego domostwa lub przedsiębiorstwa. Zdarza się, że generuje się jej zbyt dużo, albo za mało. W związku z tym warto podpisać umowę z zakładem energetycznym i stać się prosumentem, czyli nie tylko konsumentem, ale też producentem energii.

Licznik dwukierunkowy oblicza wykorzystanie energii i w przypadku produkcji przekraczającej potrzeby można przekazać tę energię do sieci energetycznej. W ten sposób można odebrać w ramach rozliczenia z zakładem nawet 80% tej energii. Natomiast w przypadku generowania za małej ilości prądu, resztę potrzebnej energii pobiera się z sieci. Prosumentem można zostać jedynie jeśli posiada się instalację do 10 kW.